《铁路工程爆破振动安全技术规程》在全面总结近年来铁路工程爆破振动实践经验和科研成果的基础上,规范了爆破振动监测方法和安全控制措施,为提高监测技术水平、保证爆破施工作业安全提供了重要的技术支持。
本规程共分为总则、术语与符号、基础规定、爆破振动安全标准、爆破振动监测、爆破振动控制等6章和1个附录,主要内容如下:
1.《总则》规定了本规程的适用范围,明确了铁路相关爆破工程勘察、设计、施工、安全评价、振动监测等要求。
2、《基本规定》提出了爆破振动控制指标,明确了监测频次,规定了爆破振动控制技术要求。
3.《爆破振动安全允许标准》规定了路基、涵洞、边坡、桥梁、隧道、接触网柱、车站建筑等铁路重大设备设施的爆破振动安全允许值。
4.《爆破振动监测》规定了爆破振动现场监测方法、数据整理分析、监测报告撰写等要求。
5.“爆破振动控制”中提出了从设计、施工、管理等方面减少爆破振动影响、监测、控制爆破振动有害影响的技术措施。
本规范在实施过程中,希望各单位结合工程实际,认真总结经验,积累资料。如发现有需要修改补充的地方,请及时将意见及有关材料送至中国铁道科学院集团有限公司(北京市海淀区大柳树路2号,邮政编码:100081),并抄送中铁经济规划院有限公司(北京市海淀区北蜂窝路29号,邮政编码100038),以供今后修订时参考。
本规定由国家铁路局科技和法律司负责解释。
主编:中国铁道科学院集团有限公司
1. 一般规定
1.0.1为了统一铁路工程爆破施工振动安全技术标准,控制工程爆破振动对铁路设备设施和其他保护对象的影响,保证铁路工程建设和运营安全,做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规程。
1.0.2 本规定适用于铁路工程爆破和邻近铁路的其他工程爆破施工的振动安全控制。
1.0.3 铁路工程勘察、设计和施工应充分考虑爆破震动的安全影响,并采取相应的技术措施。
1.0.4 在铁路等保护对象附近进行爆破施工时,应进行爆破安全评价和振动监测。爆破安全评价和振动监测应由具有相关资质的第三方进行。
1.0.5 非铁路工程爆破施工对铁路设备、设施产生影响时,其勘察、设计、施工、安全评价和振动监测应符合本规程的规定。
1.0.6 铁路及其他保护对象附近工程爆破震动的安全控制除应遵守本规定外,尚应遵守现行的国家标准、行业标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1爆破震动
当爆炸发生在岩石或土壤等介质中时,部分能量会以地震波的形式向外传播,引起附近地层和建筑物的振动。
2.1.2爆破震动强度
爆破振动强度是用介质质点运动物理量来描述的,包括质点位移、速度、加速度等,工程爆破中常用质点振动速度的峰值来表示爆破振动强度。
2.1.3 爆破震动质点速度
爆破地震波作用下介质质点往复运动的速度。
2.1.4 主频率
介质粒子最大振幅所对应的振动波的频率。
2.1.5 振动速度限值
在保证被保护对象安全的情况下,被保护对象允许承受的爆破振动速度的最大值。
2.1.6爆破振动监测
采用专门的爆破振动测试仪器,对爆破引起的振动进行测试,确定爆破振动峰值、主振频率、振动持续时间等指标。
2.1.7 振动衰减关系
爆破震动最大值与爆破中心炸药量、距离的衰减关系。
2.1.8 每次延误的收费权重
采用延期爆破技术分阶段爆破时,每个延期时间内需引爆的炸药总量。
2.2 符号
V——质点振动速度峰值;
K——与爆破条件、地形地质条件有关的爆破震动系数;
α——与爆破区至测点间的地形、地质条件有关的爆破震动衰减指数;
Q——炸药量、同时爆炸的总装药量、延期爆炸的单级同时爆炸量;
R——测量点至爆炸源的距离;
S——爆破点至铁路或其他防护物体的距离;
[V]——爆破振动速度允许值;
f——爆破震动主频率;
r——相关系数;
CMA——中国计量认证(China Metrology Certification)的缩写,是由省级以上人民政府计量行政部门依据《中华人民共和国计量法》的规定,对检测机构检测能力和可靠性进行的综合性认证和评价。
3 基本规定
3.0.1 铁路工程初步勘察应查明线路附近对爆破震动敏感的重要保护对象,并进行详细地质勘察,提供从爆破开挖区域到重要保护对象的有关地质资料。
3.0.2 铁路工程设计应充分考虑爆破振动对重点保护对象的安全影响,优化线路,尽量避开爆破振动或者采取爆破振动安全控制工程措施。
3.0.3 铁路附近爆破施工和其他重要保护对象附近的铁路工程爆破施工,应当进行专项爆破设计和爆破震动等有害影响专项安全评价。专项安全评价单位应当持有公安部门颁发的相应资质证书,并具有铁路工程爆破设计、施工或科学研究的相关经验。专项安全评价项目负责人应当具有高级爆破操作员执照资格。
3.0.4 相邻铁路的爆破设计方案和专项安全评价意见应经铁路运输企业同意。
3.0.5 专项安全评价应包括下列内容:
(1)根据铁路工程及设备设施有关资料、保护对象的性质与特点、爆破区与保护对象的相对位置、距离以及场地条件,论证爆破震动安全控制指标的合理性。
(2)评价爆破设计的可行性、钻孔爆破参数的合理性。
(3)论证爆破有害影响范围是否可控,爆破震动控制方案和施工措施是否合理。
(4)爆破震动监测方案和安全保障措施是否可行。
(5)事故预防措施和应急预案是否完善。
(六)其他需要论证的事项。
3.0.6 工程爆破振动安全控制应符合下列要求:
(1)当以最大质点振动速度作为铁路设备设施允许爆破振动强度的控制指标时,应以xyz方向振速矢量模量的最大值作为安全性评价依据。
(2)根据不同的爆破类型,考虑爆破振动频率对保护对象安全的影响。爆破前可根据类似工程或现场实测波形估算振动频率范围。爆破时可根据振动监测波形进行频谱分析,计算出主振动频率。
(3)铁路设备设施爆破振动安全允许值,应根据保护目标的结构类型、现状、重要性、爆破条件等因素确定。
3.0.7 靠近铁路的爆破施工和靠近其他保护目标的铁路工程爆破施工均应进行爆破振动监测。爆破振动监测的频率可根据爆破点与保护目标的距离确定,并应符合表3.0.7的规定。
表3.0.7 爆破振动监测频率要求
类别
爆破点距铁路或其他防护物体距离
监测频率
要求
一
海拔≤100米
每次爆炸都应实时监控
以允许值的85%作为警告值
二
100米
爆破初始连续监测应不少于5次,每次不少于5个测点(铁路运输企业有特殊要求除外)
(1)单级装药量和后续爆破的总装药量不得超过爆破试验的安全极限。
(2)根据实测爆破振动数据,通过回归分析,分析局部爆破振动衰减规律,并据此计算最大单级装药量。
三
300米500
初次爆破不得少于1次(铁路运输企业有特殊要求除外)
单级爆破药量和后续爆破总药量不得超过爆破试验的安全极限。
3.0.8 重要保护目标的爆破振动监测频次应经专项安全评价确定。非铁路部门的保护目标,对爆破振动监测频次有相关要求的,应按其要求执行。
3.0.9 编制、审查爆破设计方案的人员应当具有从事相应等级爆破作业许可证的资格。爆破设计方案应当对爆破振动衰减进行计算分析,确定爆破振动安全距离或最大允许单级爆破药量。
3.0.10 当爆破区域300m范围内有振动控制防护目标时,应进行爆破试验,监测分析爆破振动传播的衰减规律,取得衰减参数。监测点宜在有代表性的监测断面上布置,且同时不应少于5点,宜按对数间隔布置。
4 爆破振动安全允许标准
4.1 一般规定
4.1.1铁路设备设施爆破振动安全标准主要以质点峰值振动速度和主振动频率为依据。当爆破振动影响范围内有多个铁路设备设施时钢结构安装安全技术规范,应同时满足各保护目标爆破振动速度允许标准。
4.1.2 铁路工程爆破施工对其他保护对象造成震动时,爆破振速允许值应按照国家标准和其他行业标准执行,尚无标准的,应进行专家论证。
4.2 路基
4.2.1 铁路路基爆破振动安全控制标准应根据结构形式、技术状况等因素综合确定。
4.2.2 铁路路基爆破振动的安全允许值,宜以爆破侧路肩上质点振速的最大峰值为准。
4.2.3 铁路路基爆破振动安全允许值可按表4.2.3确定。
表4.2.3 铁路路基爆破振动安全允许值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
有碴轨道路基
5-6
6-7
7-8
爆破侧肩部峰值振动速度
无砟轨道路基
3-4
4-5
5-6
注:对特殊路基或有特殊要求的线路,应论证爆破振动速度的允许值。
4.2.4 对有特殊要求的特殊路基或线路,爆破质点振动速度的安全允许值应经专家核实。
4.3 涵洞
4.3.1 铁路涵洞爆破振动安全控制标准应根据结构类型、建筑材料、保护层厚度、技术状况等因素综合确定。
4.3.2 铁路涵洞爆炸振动的安全允许值,宜根据结构类型选定爆炸侧的涵洞边墙、顶板或底板的质点振动速度的最大峰值为基准。
4.3.3 铁路涵洞爆破振动的安全允许值可按表4.3.3确定。
表4.3.3 铁路涵洞爆破振动安全允许值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
圆管涵整体箱涵
4-5
5-6
6-7
涵洞一侧面临爆炸
墙壁、屋顶或地板
峰值振动速度
混凝土板涵洞
3-4
4-5
5-6
石涵
2-3
3-4
4-5
注1:对特殊结构的涵洞或存在缺陷的涵洞,应进行爆破振动速度允许值论证。
4.3.4 对特殊结构的涵洞或有缺陷的涵洞,其破坏点振速的安全允许值应经专家核实。
4.4 斜率
4.4.1 铁路边坡爆破震动安全控制标准,应根据地质条件、支撑类型、坡高、稳定性等因素综合确定。
4.4.2 岩质边坡爆破振动的安全允许值,宜以坡顶边缘质点振速的最大峰值为准。
4.4.3 岩质边坡爆破振动的安全允许值可按表4.4.3确定。
表4.4.3 岩质边坡爆破引起振动的允许安全值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
高度大于8m
3.0—4.0
4.0—5.0
5.0—6.0
斜坡顶缘峰值振动速度
高度小于或等于8m
4.0—5.0
5.0—6.0
6.0—7.0
注:对特殊边坡或有缺陷的边坡,应进行爆破振动速度允许值论证。
4.4.4 对特殊边坡或有缺陷的边坡,爆破质点振动速度的安全允许值应经专家核实。
4.5 桥梁
4.5.1 铁路桥梁爆破震动安全控制标准,应根据结构类型、建筑材料、支撑类型、技术状况等因素综合确定。
4.5.2 铁路钢结构桥梁、圬工桥梁、混凝土和预应力混凝土桥梁爆破振动的安全允许值,宜以无列车通过时桥墩顶部质点振速的最大峰值为基准。
4.5.3 一般桥梁爆破振动安全允许值可按表4.5.3确定。
表4.5.3 桥梁爆破振动允许安全值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
钢桥
5-6
6-7
7-8
无列车通过时桥墩顶质点振动速度峰值
砖石桥、混凝土桥和预应力混凝土桥
4-5
5-6
6-7
注:特殊结构桥梁或存在缺陷的桥梁,爆破振动允许值应进行论证,高速铁路、城际铁路桥梁爆破振动速度允许值应降低10%。
4.5.4 对特殊结构桥梁或存在缺陷的桥梁,爆破质点振速安全允许值应经专家核实,对于高速铁路、城际铁路桥梁,爆破振速安全允许值应降低10%。
4.6 隧道
4.6.1 铁路隧道爆破震动安全控制标准,应根据地质条件、结构形式、断面、埋深、技术状况等因素综合确定。
4.6.2 铁路隧道爆破振动的安全允许值以面向爆破侧的隧道壁距爆破源最近点处的质点振动速度的最大峰值为准。
4.6.3 铁路隧道结构爆破振动安全允许值可按表4.6.3确定。
表4.6.3 隧道爆破振动安全允许值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
单线隧道
5.0—6.0
6.0—7.0
7.0—8.0
迎爆炸侧拱墙距爆炸源最近点的振动速度峰值
双隧道
4.0—5.0
5.0—6.0
6.0—7.0
注:对于特殊结构的桥梁或已损坏的桥梁,应进行爆破振动允许值论证。
对于高速铁路、城际铁路桥梁,爆破振速允许值应降低10%。
4.6.4 对无衬砌、有缺陷或病害的铁路隧道及隧道内有特殊要求的设备设施,爆破质点振速安全允许值应当经专家核实。 对于高速铁路、城际铁路隧道,爆破振速允许值应当降低10%。
4.7 联系网络支持
4.7.1 铁路接触网柱子爆破振动安全控制标准应根据安装位置、材料类型等因素综合确定。
4.7.2 接触网柱子爆破振动的安全允许值,宜以柱底座质点振速的最大峰值为准。
4.7.3 接触网支撑基础爆破振动安全允许值可按表4.7.3 确定。
表4.7.3 接触网支撑座爆炸振动安全允许值
类别
爆破振动速度允许值(V)cm/s
基准选择
<10Hz
(10-50)赫兹
(50-100)赫兹
钢柱
6.0—7.0
7.0—8.0
8.0—9.0
支撑底座的峰值振动
钢筋混凝土柱
4.0—5.0
5.0—6.0
6.0—7.0
注:对于特殊的接触网柱,应论证其爆破振动速度的允许值。
4.7.4 对特殊的接触网柱,爆破质点振动速度的安全允许值应经专家核实。
4.8 车站建设
4.8.1 铁路车站建筑物爆破震动安全控制标准,应根据结构形式、技术状况等因素综合确定。
4.8.2 铁路车站建筑爆破振动的安全允许值,宜根据靠近爆源的室外地面质点振动速度的最大峰值确定。
4.8.3 铁路车站建筑物爆破振动安全允许值可按表4.8.3确定。
表4.8.3 铁路车站建筑物爆破振动允许安全值
4.8.4 当铁路车站建筑物内有仪器、仪表、通讯设施等需监控时,应特别论证爆破质点振动速度的安全允许值。
5.爆破振动监测
5.1 一般规定
5.1.1 爆破振动监测应符合下列要求:
(1)测点的布置应考虑工程爆破的动态响应条件,并应依据标准对爆破质点振动速度安全允许值的要求。
(2)监测方法及仪器设备应符合相关标准的规定。
(3)监测设备应定期校准或校验,并满足精度要求。
5.1.2 爆破振动监测前应进行爆破振动监测设计并制定实施方案。
5.1.3 爆破振动监测单位应具有爆破振动检测和承担铁路工程爆破监测工作的计量认证资格;监测人员应持有公安部门颁发的《爆破作业人员许可证》。
5.2 现场监测
5.2.1 现场监测应遵守以下规定:
(1)收集地形地质、保护对象、爆破设计文件、爆破实施情况等资料。
(2)合理选择自触发设定值。设定范围、记录时间和采样频率应满足被测物理量的要求。
(3)合理选择开机时机,保证设备和人员安全。
(4)需要进入作业线设置测点时,应使用具有遥控功能的测试设备,并按爆破程序设定通电命令。
(5)监测过程中应保留爆破震动安全监测原始记录。
5.2.2 传感器的安装应符合下列规定:
(1)安装前按测点布置方式对测点及其传感器进行统一编号,约定传感器X方向为水平径向,Y方向为水平切向,Z方向为垂直方向。严格控制各测点传感器安装角度,方向误差不大于3。
(2)测点应布置在结构上指定位置,振动速度传感器应牢固地粘结在被测物体表面,形成紧密连接。
(3)应测量所有测点的三维坐标,确定到爆炸源的空间距离。
5.3 监测数据整理与分析
5.3.1 爆破振动监测站应保存、记录数据,填写爆破振动监测记录表,并符合本规范附录A的要求。
5.3.2 将监测数据输入专用分析软件进行处理,分别读出质点振速峰值、对应时刻及爆破截面,采用快速傅里叶变换(FFT)方法进行频谱分析,得出爆破振动的主振动频率。
5.3.3 通过对R相时刻的三维振动速度值进行矢量模数计算,以该时刻对应的矢量模数的波形为依据,取最大峰值作为爆破振动速度的最大值。
5.3.4 应及时分析现场监测数据,将监测到的爆破振动速度的最大值与振动速度允许值进行比较,判断爆破振动的安全性,分析爆破施工中存在的问题,提出改进建议。
5.3.5 爆破震动传播衰减规律的统计分析应符合下列规定:
(1)在相同的地形地质条件和爆破条件下测得的质点振动速度峰值、对应的单级爆破药量、测点间距离,按公式(5.3.5)采用最小二乘回归法计算得出。
公式5.3.5
式中V为质点振动速度峰值(cm/s);
K、a——通过统计分析得到的与爆破区至测点之间的地形、地质条件有关的爆破震动系数和衰减指数;
Q——炸药量、同时爆炸的总装药量、延期爆炸的装药量;可按v值时刻对应的单级同时爆炸的装药量计算(kg>;
R——测量点至爆炸源距离(m),
(2)回归计算结果应进行相关性检验,相关系数r不小于0.8。
(3)当实测数据不能满足爆破震动衰减规律计算条件时,不宜进行统计分析。
5.4 监测报告
5.4.1 爆破振动安全监测报告包括监测目的及方法、测点布置、测试系统校准结果、实测波形图及处理、各类实测数据、判定标准及判定结论等内容。
5.4.2 对于涉及多处爆破的监测项目,应在每次爆破震动监测后及时提交监测简报,并在现场监测工作结束后编制完整的监测报告。
5.4.3 监测报告应由取得计量认证证书的检测机构出具,并在其监测报告上使用中国计量认证(CMA)标志。
6 爆破振动控制
6.0.1 爆破震动安全控制设计应符合下列规定:
(1)铁路爆破施工应采用限制单段最大炸药量的方法控制振动安全,并可采用电子雷管等先进爆破设备和技术,优化爆破设计。
(2)计算爆破震动安全时,应将延期差不大于15ms的药包相加,计算单级爆破装药量。
(3)隧道开挖爆破应区分槽孔、底板孔、周边孔、槽扩孔等最大允许单级起爆药量。初步设计时,槽孔爆破振动衰减系数K值可取常规估算值的1.5倍,周边孔爆破振动衰减系数K值可取常规估算值的0.5倍。振动衰减指标值结合地质情况按常规估算值选取。施工阶段,根据围岩类型通过现场振动速度监测得到相应炮孔的爆破振动衰减参数后,可相应调整爆破设计。
(4)边坡开挖爆破宜采用光面爆破或预裂爆破。边坡预裂爆破设计应根据周边防护的振动允许值计算单级炸药量并设计爆破网络。预裂爆破的振动衰减参数K、a应通过现场爆破试验获得。初步设计时预裂爆破的振动系数K值可取常规估算值的1.5倍,振动衰减指标值结合地质情况按常规估算值选取。
6.0.2 安全控制爆破振动可采取下列措施:
(1)炮孔布置及延时网络设计应保证各炮孔起爆时有良好的开面条件。在隧道掏槽爆破中,宜增加空孔数量或采用多级斜孔楔形掏槽,以减小爆破震动。
(2)当爆炸源后有振动敏感防护材料时,可在爆区边缘进行预裂爆破或预钻密集隔振孔。
(3)在孔中使用未耦合的电荷结构或分段电荷来减少爆炸振动幅度。
(4)调节最小电阻线和爆炸阵列的方向,以避免最小电阻线和爆炸阵列线远离振动敏感的保护物物体。
(5)使用电子雷管来调整每个孔爆炸的时间差,降低爆炸振动的幅度并增加爆炸振动的频率。
(6)在重要受保护的物体的前面挖掘振动的沟槽。
6.0.3爆炸振动的安全控制价值应符合以下规定:
(1)当测量的爆炸振动达到受保护物体的振动速度的安全允许值的85%时钢结构安装安全技术规范,应发出预警,以进行爆破构造和爆破振动控制措施。
(2)当测量的爆破振动达到受保护物体的振动速度的安全允许值时,应提出纠正措施。
(3)当测量的爆破振动超过保护物体的振动速度的安全允许值时,应停止工作并进行纠正,并且只能在演示和批准后继续进行爆破。
附录A爆炸振动监控记录表
说明本法规中使用的术语
在实施本法规的规定时,用于描述所需严格程度的措辞如下,以便在实施过程中可以严格对待。
(1)表达严格性或必要性的词:
积极的词是“必须”;
负面词是“严格禁止的”。
(2)表达严格性并在正常情况下使用的单词:
积极的话语使用“应该”;